【分享】凌爸爸四軸飛行器DIY

toimy2006

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樓主

2015-08-24 11:10

因為看到這些空拍畫面，超感動，就像自己也飛起來一樣，那天晚上我夢到我也飛起來了，好多年沒有做過這樣的夢......

我也想要飛上天去看看。

初衷很簡單就是這樣
身為一個MAKER，DIY一台吧。

傳送門:初衷與一開始的規劃
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傳送門:小四軸-電力系統
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AAASDREAM作品

2015-08-24 11:10 發佈

文章關鍵字凌爸爸四軸飛行器DIY

archos

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2樓

2015-08-24 12:18

toimy2006 wrote:
我的飛上天際記畫 ...(恕刪)

kevin03

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3樓

2015-08-24 13:00

佩服！期待！！！！！！！！！！！！！！！！！！

toimy2006 wrote:
我的飛上天際記畫 ...(恕刪)

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toimy2006

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樓主

2015-08-25 10:53

電力系統

飛上天的是夢想還是一台麻煩製照機，就要端看這整個過程的用心程度
原本一開始我以為這一切都很便宜且簡單，但是當我看到一些影片與各玩家總會分享自己受傷的照片，深深的感受到這個東西其實有一定的危險性，所以除了裝上馬達飛起來之外，更要學習這個過程與內容

飛上天的是夢想

仔細想想四軸飛機上其實很多元件都需要電，且都處於高雜訊，高變動電壓範圍上，且僅由一顆鋰電池供電。
先列出哪些原件需要用電
1.馬達與電調
2.arduino
3. MPU6050 (三軸陀螺移，三軸重力)
4.藍牙模組

1.馬達電力來源:
無刷馬達原理是透過電力不斷的變換，產生變動的循環磁場，讓馬達轉起來，
電調的功能就是不斷的產生變換的電力訊號給馬達，透過變換的速度就可以改變無刷馬達的轉速與力量，
效能也比以往的有刷馬達來的高受命來的長，轉速要快。

電調裡其實也是單晶片，將飛控板來的PWM訊號，轉化為三相的方波訊號，但是目前看來好像因為開源的關係，所以中間的學問也就直接讓maker不用煩惱，只需要知道耐流即可。所以在選購上，只需要注意配對的馬達需要多少耐流。

無刷馬達與有刷馬達規格都是用數字來顯示，例如720 就是直徑7mm 高度20mm，2212就是直徑22mm 高度12mm
越寬越高代表力量越大，相對的耗電量與重量也越大，飛行時間就與其成反比。

原理介紹的影片

小四軸上: 小型的馬達不需要電調系統，只需要將飛控板的PWM訊號轉化為電壓訊號就可以，搜尋之後網友皆說使用FET即可，於網路上查詢了一些電路，將其記錄下來:

http://jingtaozf.gitbooks.io/crazepony-gitbook/content/wiki/motor-control-ic.html
該網站的作者寫得很清楚與詳細，該作者也很熱於分享，可以學到更多。

於http://tieba.baidu.com/p/3237451666
這個網站上看到SI2302的連接方式

於該作者的電路圖上我們看到我們需要購買
SOT23封装的,导通电压Vgs<4v的场管（SI2302) * 4
10K 電阻 * 4
就可以驅動我們的馬達空心杯720。

這裡稍微提一下鋰電池，市面上常看到的鋰電池通常為3.7V，不管是行動電源(18650)還是手機裡的電池，通常是3.7V ，我們稱為一個CELL 電池標示上會寫1S，如果需要高於3.7V就串幾個電池，串三串就是11.1V，就是3S。

我們的小四軸使用1S電池，電壓只有3.7V ARDUINO需要5-12V的電壓輸入，3.7V不足以驅動我們的ARDUINO板子，所以上網搜尋了一些零件，發現有些現成的板子很多，主要都是因為離電池需要轉5V當成型動電源供應USB使用，所以我們直接購買這些版子來用，關鍵字 [dc dc 升壓模組]。尋找過程當中，發現規格大致分成3類輸出600mA、1A、 2A，我們只需要提供ARDUINO使用600mA即可。

追加: 於
http://jingtaozf.gitbooks.io/crazepony-gitbook/content/wiki/hardware-base.html
上我們學到，為了不讓變動電源讓我們的 ARDUINO當機，這個現象他們稱作电源退偶，
所以會於電源的兩端加入大小電容各一個。所以我們加買大小電容各一。
104
2.2uf 兩個電容。
學到，為了不讓變動電源讓我們的 ARDUINO當機，這個現象他們稱作电源退偶，
所以會於電源的兩端加入大小電容各一個。所以我們加買大小電容各一。
預計購買GY-521這塊已經銲接好電路，上面標示
供电电源：3-5v（内部低压差稳压），所以直接將我們升壓板上的5V 拉過來供應即可。
網友說，MPU6050需要穩定的電源才不會受干繞。

4.藍牙模組我們發現
VCC：模块电源脚，要求直流3.3V电源，供电电流不小于100mA。工作电压范围：2.0V~3.6V。
需要3.3V的供電，所以我們還需要一個將5V穩定3.3V的IC 選用 SOT-223，這顆業界很長見。
由此IC提供藍牙模組與MPU 電力使用。

後記: 因為藍牙RX TX輸出電位為3.3，擔心與ARDUINO通訊不良，所以決定購買帶底板的藍牙通訊板，
協助穩壓與轉換RX TX電位。

電力系統
（SI2302) * 4
10K 電阻 * 4
DC/DC升壓模組 * 1
SOT-223 * 1
104 電容
2.2uF 電容

因為考量到重量，所以全部都使用飛線連接，使用OK線。

再後記
電源退偶於Arduino板子上都已經有內建了，所以我們也不需要 104與2.2uf兩個電容。
Arduino上也有3.3的穩壓輸出，所以SOT-233 也不需要了。

kakkoii12

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5樓

2015-08-31 15:03

厲害 ~~~

toimy2006 wrote:
我的飛上天際記畫 ...(恕刪)

toimy2006

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樓主

2015-09-02 0:14

我的飛上天際記畫一開始

做一個高雄人，我也只看過兩次夜景的高雄港，但是每次都讓我美到驚呼，一次是坐船，一次是坐飛機降落，
一些空拍影片加上朋友的空影片讓我也想飛起來。

因為看到這些空拍畫面超感動，就像自己也飛起來一樣，
不同的角度看到的世界不一樣初衷很簡單就是這樣
身為一個MAKER，DIY一台吧。

人類因為風狂而偉大(喪命).....歷史上依樣為了瘋狂飛行的瘋狂飛行器

這一天一定會來，必須提醒自己安全永遠最重要，看看那些失控的飛機，與血滴子其實沒有兩樣。

為了組起大台的飛行器，我決定校訪流言終結名言:
傑米我們先從小規模開始實驗起吧~~~~
看遍了各大高手的組裝文章，可以知道一台大型的飛行器大製需要如下硬體

1,機架
2.馬達
3.電調
4.飛控板
5.電池
6.遙控接收器與發射器

小四軸在硬體的選用上非常重要的因素重量，看了一些大大的文章寫著一個716空心杯約10g升力，四個頂多40g，所以整體重量如果大於40g 大概就飛不起來!!

1.機架
聽說吸管是最輕的選擇，比碳纖維還要輕，有些小四軸是直接洗板當成支架，洗板子太貴了，又花時間，所以暫定冰棒棍，或是吸管(珍珠奶茶)。

2.馬達，預計選用720空心杯，CP值高。
3.電調

由於小四軸不需要電調，空心杯的電機也只有正負，所以透過簡單的FET驅動就可以，
目前網路搜集起來有兩個候選， SI2302 這個很多推，參考網站如下
http://tieba.baidu.com/p/3237451666
http://bbs.mx3g.com/thread-428560-1-1.html 與D10N05 SMD國外網站有教學電路圖
http://www.circuitmagic.com/arduino/run-small-brushed-motor-for-mini-quadcopter/
http://jingtaozf.gitbooks.io/crazepony-gitbook/content/wiki/motor-control-ic.html

4.飛控板
飛控板也是這次我們主要玩的重點，我們選用MWC的系統，下次來一篇介紹幾個大系統，
選用MWC是因為他可以使用便宜的 Arduino pro min就可以跑，決定先用他來入門看看，順便學習ARDUINO。所以我們需要一片Arduino Pro Mini板 + 六軸感測器(傳感器)，MPU6050看起來挺適合我們的。

目前選用 3.7V 鋰電池20C小電池，什麼是20C這與手機電池有什麼不一樣，
C這個單位
http://www.skycastle-rc.com.tw/article.php?id=39 這個網址有詳細介紹
，簡單來說就是放電倍率 = 容量 * C

以上圖來說，這個電池，就是 350mah * 25 = 8.75A ，瞬間放電可以放出這麼大的電流，
再高也放不上去，電池也有危險。所以要選用模型專用的鋰電池，這裡需要注意注意
鋰電池一般通常為3.7V，大部分都是這個電壓，但是並不代表他永遠都是3.7V，充飽電的時候高於3.7 可能會到 3.8~ 4.2V ，當馬達啟動重載放電時，電壓會一直往下掉，當電量低的時候電壓根著偏低，如果讓電池低於3.3V的時候最後立刻停止飛行，因為電池過度放電會導致永久損毀，膨脹，嚴重燃燒，爆炸。
由於鋰電池有著顯著的危險性，所以購買時，不要貪便宜，確保自身安全，
於大飛機上，通常有兩種做法保護電池:
1.將電池裝於遙控發射器上，遙控發射器通常都內建電池監測功能，會將電池容量傳回遙控器，遙控器會適時的提醒玩家。
2.安裝警報器，"電池警報器" 一個小小的裝置，裝於電池上，當電持低於設定電壓的時候，就會BB叫，且很大聲。

小飛機上我們沒有遙控器，也不會裝警報器，因為太重，所以我們直接將電池接到ARDUINO的IO腳，偵測類比訊號，然後由藍牙模組傳訊息回手機，來確保電池安全。

6.遙控接收器與發射器

這裡我們選用藍牙 4.0BLE 透過UART 與ARDUINO溝通，來代替遙控器，當成控制的接收器，遙控器則使用手機來遙控，由於BLE藍牙需要ANDROID4.3以上，所以手機比需要有4.3以上的系統才能支援。

話說為什麼是BLE bluetooth4.0 因為APPLE 的所有外接裝置都要通過認證，MFI(Made for iphone) 這個認證錢錢可是不少，但是有一天APPLE忽然弄出這個例外，就是BLE4.0的藍牙裝置，可以不用MFI就可以通訊，所以使用了BLE 好處就是可以IPHONE ANDROID雙吃。

好了這些都決定了之後，就是一一把這些零件買齊，然後開始動手。
2015/08/05

toimy2006

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樓主

2015-09-02 1:03

最近我有時會問自己為什麼要從Arduino 開始弄飛控板，而不去買已經整體弄好的Multiwii 飛控板，
我想是DIY的樂趣，學習過程中訓練尋找資源與方法的解決問題的能力，其實MAKER的資源很多，但怎麼應用這些資源才是值得學習的，凌爸學習東西喜歡直接做，做的過程當中，自然就會了解WHY與HOW，這遠比看書學習的效果高上很多。

零件陸陸續續一包一包來了，發現郵費比零件貴太多~~~~@@，今天先把飛控板黏在冰棒棍上，如下
正面

背面

上至下分別是 Arduino Nano，MPU6050(GY521)，藍芽模組(4.0)，至於固定的方式目前只是用一條雙面膠讓他們黏在上面，因為我還在考慮是否使用藍芽模組4.0還是2.1 ，2.1的好處是ARDUINO的燒錄與調適可以直接透過藍牙，如果是使用4.0就只能飛行與設定，不能燒入Arduino，但是藍牙4.0的優點是iphone 也可以控制，所以目前就先黏上藍牙4.0。

第一步先讓Arduino 與 GY521通訊起來，這樣的開始就會特別有感覺，由於想要呈現比較高質感的電路圖，發現一套很棒的軟體傳送門FRITZING fritzing這一套電路圖軟體居然是OPEN SOURCE的，且畫出來的畫面很棒又簡單，也推薦給妳試試看，其實我蠻害怕畫電路圖的因為PROTEL太龐大了，我又不是本科系的所以電路圖對我來說太恐怖， fritzing玩起來像是玩具一樣，完全消除我心中的恐懼感。真是太感謝了，也學習到快速畫電路圖的技巧。

GY521與ARDUINO的通訊很簡單，透過I2C的連線方式即可，其實我並不太知道I2C是什麼，但是維基百科說https://zh.wikipedia.org/zh-tw/I%C2%B2C)，他是一種並聯通訊，所以我們ARDUINO上的SCL、SDA，連結到裝置的SCL、SDA之間就可以透過I2C資料傳遞。由圖可以
知道
A5 是SCL
A4 是SDA

圖片網址

http://www.pighixxx.com/test/portfolio-items/nano/

連接圖如下

A5 是SCL
A4 是SDA
電源 5V 與接地然後還有一個INT 我還沒搞懂。先這樣焊接了。

這是焊接之後的樣子，果然焊接的功夫不太好。

接著燒錄軟體，燒錄軟體於下一次說明，今天先介紹硬體與機構，開CONFIG軟體一看
今天真是強運
第一次買就買到瑕疵品，六軸陀螺儀有一軸不動，不過倒是讓我想要從GY521直接跳GY88 or GY86 因為於程式碼中看到他可以支援的SENSOR有如下列表
//#define BOARD_PROTO_2 // with MPU6050 + slave MAG3110 + MS baro
//#define GY_80 // Chinese 10 DOF with L3G4200D ADXL345 HMC5883L BMP085, LLC
//#define GY_85 // Chinese 9 DOF with ITG3205 ADXL345 HMC5883L LLC
//#define GY_86 // Chinese 10 DOF with MPU6050 HMC5883L MS5611, LLC
//#define GY_88 // Chinese 10 DOF with MPU6050 HMC5883L BMP085, LLC
#define GY_521 // Chinese 6 DOF with MPU6050, LLC
//#define INNOVWORKS_10DOF // with ITG3200, BMA180, HMC5883, BMP085 available here
//#define INNOVWORKS_6DOF // with ITG3200, BMA180 available here http://www.diymulticopter.com
//#define MultiWiiMega // MEGA + MPU6050+HMC5883L+MS5611 available here http://www.diymulticopter.com

ROLL軸一直都是-1000 @@暈了
只好再買一顆，繼續等貨物。

粉圓魚魚

粉圓魚魚
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25分

8樓

2018-06-09 14:57

請問實驗還在繼續嗎？

toimy2006 wrote:
因為看到這些空拍畫...(恕刪)

archos

archos
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文章編號：68889452

181分

9樓

2018-06-11 12:34

toimy2006 wrote:
最近我有時會問自己...(恕刪)

嘴砲無敵

嘴砲無敵
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文章編號：68918048

1792分

10樓

2018-06-13 13:16

粉圓魚魚 wrote:
請問實驗還在繼續嗎

樓主可能飛向太空了,
不會再回地球了...